一种适用于放射性料液的脉冲反洗过滤装置的制作方法

1.本发明属于乏燃料后处理技术领域，具体涉及一种适用于放射性料液的脉冲反洗过滤装置。


背景技术：

2.在乏燃料后处理流程中，乏燃料溶解液经过酸度和价态调整后，再进行澄清，目的是分离除去料液中的固体杂质和部分放射性裂变产物，以便获得较为清洁的溶剂萃取液。离心法虽然处理能力大，澄清效率高，但是设备中有转动部件，维修较为困难。介质过滤法设备简单但是在放射性条件下清洗困难。料液澄清问题是各国后处理厂高度重视的问题，这是由于料液澄清效果和料液中课题杂质的含量对萃取器的稳定操作，以及对溶剂萃取循环净化效果都有很大的影响，因此许多国家都在研究采用性能更好的过滤器。许多后处理厂采用烧结不锈钢，过滤介质的孔径为20μm左右，为了提高过滤效能，期望研究应用孔隙更小的过滤介质，如5μm，3μm，甚至1μm孔径的过滤介质。提高过滤效果，以便改善萃取的净化效果并能稳定生产操作。
3.随着核电事业的发展，动力堆燃料元件燃耗的，裂变产物的含量也越来越高，不溶性残渣的数量也较多，他们多是贵金属元素的微细颗粒。因此，要求过滤器不仅要提高过滤的效率，而且要能实现过滤器的有效反吹和排渣。


技术实现要素：

4.乏燃料溶解液的过滤澄清工艺对后处理厂的稳定运行具有重要意义。然而，目前国内对放射性料液的过滤工艺开展的研究不够深入，还未掌握乏燃料溶解液的脉冲反洗过滤工艺。本发明的目的是提供一种装置，该装置能够进行放射性条件下的放射性料液过滤实验、反冲洗实验以及不同过滤孔径下滤饼厚度、比阻等研究工作。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种适用于放射性料液的脉冲反洗过滤装置，其中，包括设有放射性料液储罐的放射性料液进料段和设有反冲水储罐的反冲洗水进料段，所述放射性料液进料段和所述反冲洗水进料段分别连接到絮凝池，所述放射性料液进料段能够通过所述放射性料液储罐将所述絮凝池中送来的放射性料液进行过滤后外送，所述反冲洗水进料段能够通过所述反冲水储罐中的反冲洗水对所述放射性料液储罐进行反冲洗操作。
6.进一步，
7.所述放射性料液进料段包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线和第五管线；所述放射性料液储罐能够对所述放射性料液进行过滤；
8.所述第二管线的顶端连接所述放射性料液储罐的底端，尾端连接所述絮凝池，用于将所述絮凝池中经过絮凝处理后的所述放射性料液输送至所述放射性料液储罐；
9.所述第一管线的顶端连接输送所述放射性料液的下游管线，尾端连接所述放射性料液储罐的顶端，用于将所述放射性料液储罐过滤后的所述放射性料液输送所述下游管
线；
10.所述第三管线的顶端连接所述放射性料液储罐的顶部一侧，尾端连接所述第二管线，所述第三管线用于向所述放射性料液储罐提供所述反冲洗水，实现所述反冲洗操作；
11.所述第四管线的顶端连接所述第二管线，且靠近所述放射性料液储罐的底端，所述第四管线的尾端连接在所述放射性料液储罐的顶部一侧，所述第四管线构成所述放射性料液储罐的旁路通道，通过所述第四管线能够实现所述放射性料液储罐内部的所述放射液料的循环；
12.在所述放射性料液储罐上设有第一压力表孔和第一透气孔。
13.进一步，
14.在所述第四管线上设有第一阀门和第一液位计；
15.在所述第二管线上，沿所述放射性料液储罐至所述絮凝池方向依次设有进料泵、第一压力计、第一阻尼器、第一流量传感器和压力传感器；
16.所述第三管线的尾端位于所述第一阻尼器和所述第一流量传感器之间的所述第二管线上；
17.所述第五管线的尾端和顶端均设置在所述第二管线上，且位于所述第一流量传感器的两侧，所述第五管线用于作为备用旁路。
18.进一步，
19.所述进料泵上设有第一电机；
20.所述压力传感器上设有压力变送器；
21.还包括设置在所述第二管线上的第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀、第四隔离阀和第五隔离阀；
22.还包括设置在所述第三管线上的第六隔离阀和第七隔离阀；
23.还包括设置在所述第四管线上的第八隔离阀和第九隔离阀；
24.还包括设置在所述第五管线上的第十隔离阀；
25.所述第二管线上还设有用与连接其他管线的第二十四隔离阀、第二十五隔离阀和第二十六隔离阀。
26.进一步，
27.所述反冲洗水进料段包括第六管线、第七管线、第八管线、第九管线、第十管线和第十一管线；
28.所述第六管线的顶端连接输送所述反冲洗水的上游管线，尾端连接所述反冲水储罐的顶端，用于向所述反冲水储罐提供所述反冲洗水；
29.所述第七管线的顶端连接所述反冲水储罐的底端，尾端连接所述絮凝池，用于将所述反冲水储罐中的所述反冲洗水输送至所述絮凝池中；
30.所述第八管线的顶端连接所述反冲水储罐的顶部一侧，尾端连接所述第七管线，做为安全阀出口管线；
31.所述第九管线的顶端连接所述第八管线，尾端连接所述第七管线，所述第九管线用于回流，可减小冲洗水量；
32.所述第十管线的顶端连接所述第七管线，且靠近所述反冲水储罐的底端，所述第十管线的尾端连接在所述反冲水储罐的顶部一侧，所述第十管线构成所述反冲水储罐的旁
路通道，通过所述第十管线能够实现所述反冲水储罐内部的所述反冲洗水的循环；
33.在所述反冲水储罐上设有第二压力表孔和第二透气孔。
34.进一步，
35.在所述第十管线上设有第二阀门和第二液位计；
36.在所述第七管线上，沿所述反冲水储罐至所述絮凝池方向依次设有第三阀门、第二压力计、第二阻尼器和第二流量传感器；
37.所述第八管线的尾端位于所述第二阻尼器和所述第二流量传感器之间的所述第七管线上；
38.所述第九管线的尾端位于所述第八管线的尾端和所述第二流量传感器之间的所述第七管线上；
39.所述第十一管线的尾端和顶端均设置在所述第七管线上，且位于所述第二流量传感器的两侧，所述第十一管线作为备用旁路。
40.进一步，
41.所述第三阀门上设有第二电机；
42.所述第二流量传感器上还设有第二液体流量传感控制；
43.还包括设置在所述第六管线上的第十一隔离阀；
44.还包括设置在所述第七管线上的第十二隔离阀、第十三隔离阀、第十四隔离阀和第十五隔离阀；
45.还包括设置在所述第八管线上的第十六隔离阀和第十七隔离阀；
46.还包括设置在所述第九管线上的第十八隔离阀；
47.还包括设置在所述第十管线上的第十九隔离阀和第二十隔离阀；
48.还包括设置在所述第十一管线上的第二十一隔离阀；
49.所述第七管线上还设有用与连接其他管线的第二十七隔离阀、第二十八隔离阀和第二十九隔离阀。
50.进一步，
51.所述絮凝池上还设有第十二管线和第十三管线，所述第十三管线上设有变送器，所述第十二管线连接输送所述放射性料液的上游管线，用于向所述输送所述放射性料液，所述第十三管线作为反冲洗水出口管线；
52.还包括设置在所述第十二管线上的第二十二隔离阀；
53.还包括设置在所述第十三管线上的第二十三隔离阀。
54.进一步，所述进料泵、所述第一流量传感器和所述压力变送器通过第一信号连锁线连接，实现压力信号与泵连锁，所述第二电机和所述压力变送器通过第二信号连锁线连接，实现压力信号与泵连锁。
55.进一步，
56.所述放射性料液储罐中设有过滤器，用于实现对所述放射性料液的过滤；
57.所述过滤器包括圆柱形的罐体，所述罐体内设有滤芯，所述罐体顶部设置第一法兰，所述罐体底部设置第二法兰，所述第一法兰上设有料液出口，所述第二法兰上设有料液入口，所述放射性料液通过所述料液入口进入所述罐体，经过所述滤芯过滤后从所述料液出口流出；
58.所述罐体内部设有一个环形焊板，所述罐体内设有滤芯；
59.所述滤芯是一个截面为u型的烧结不锈钢滤芯，设置在所述罐体的轴线上，所述滤芯的开口一端通过螺纹接头连接在所述环形焊板上，所述滤芯的另一端靠近所述料液入口，所述滤芯为能够更换的不同孔径的滤芯；
60.在所述滤芯的外表面附着滤饼；进行所述反冲洗操作时，所述反冲洗水从所述料液出口流入，对所述滤芯进行冲洗，所述滤饼能够在重力的作用下被冲洗下来；
61.所述罐体的底部开有一个排渣口，用于将所述反冲洗操作的液体排出。
62.本发明的有益效果在于：
63.1.本发明提供的是一台能用于放射性条件下的脉冲反洗过滤装置，国内暂无此条件下能够实现反冲洗的相关装置报导。
64.2.在放射性实验中，放射性料液的泄漏一直是大家极力避免的问题，本发明通过在储罐处设计旁路(第四管线7和第十管线26)，可有效防止在实验开停车时由于泵关闭不及时所造成的憋压和放射性料液漏液等事故。
65.3.本发明在进料管路(第二管线5)上设计压力、流量反馈等方法有效的避免了因憋压造成的漏液等危险事故，其中，第一液体流量传感控制14和19(第一电机18引出的信号)用于信号反馈从而防止因管道内阻力的变化而引起的流量不稳，通过信号反馈可以有效的维持进料流量的稳定。
66.4.本发明的滤器滤芯51是一个“u型”烧结不锈钢滤芯，放射性料液从“u型”烧结不锈钢滤芯下方进入，“自下而上”的进行过滤，可以使滤饼均匀的贴覆在滤芯表面，提高过滤的效率。
67.5.本发明在反冲洗时反冲洗水从“u型”烧结不锈钢滤芯上方进入，“自上而下”的进行反冲，可以借助重力的作用高效的使滤饼脱落，提高反冲洗效率。
68.6.本发明考虑了在每一段管路，每一个部件在开停车状态下的压力状况，并通过合理设计过滤及反冲洗流体流向提高了设备的效率，本发明的整套设备没有机械运动部件，设备不易损坏，可靠性高，方便清洗与维修，适合安装在放射性热室中。
69.7.本发明可对放射性料液的过滤工艺进行实验研究及验证，具有设备安全性高，适用于放射性操作，数据获取全面的特点，并具有工业运用前景。
附图说明
70.图1是本发明具体实施方式中所述的一种适用于放射性料液的脉冲反洗过滤装置的示意图；
71.图2是本发明具体实施方式中所述的放射性料液进料段的示意图；
72.图3是本发明具体实施方式中所述的反冲洗水进料段的示意图；
73.图4是本发明具体实施方式中所述的絮凝池的示意图；
74.图5是本发明具体实施方式中所述的过滤器的示意图；
75.图中：1-放射性料液储罐，2-反冲水储罐，3-絮凝池，4-第一管线，5-第二管线，6-第三管线，7-第四管线，8-第五管线，9-第一阀门，10-第一液位计，11-进料泵，12-第一压力计(就地显示)，13-第一流量传感器，14-第一液体流量传感控制，15-第一压力表孔，16-第一透气孔，17-第一阻尼器，18-第一电机，19-表示第一电机18引出的信号，20-表示可在plc
系统对进料泵11进行开关操作，21-表示在plc系统能显示进料泵11的启停状态，22-第六管线，23-第七管线，24-第八管线，25-第九管线，26-第十管线，27-第十一管线，28-第二阀门，29-第二液位计，30-第三阀门，31-第二压力计(就地显示)，32-第二流量传感器，33-第二液体流量传感控制，34-第二电机，35-表示电机信号，36-表示plc系统能够显示泵状态，37-表示plc系统能够显示泵状态，38-第二阻尼器，39-第二压力表孔，40-第二透气孔，41-第一信号连锁线(用于压力信号与泵连锁)，42-信号连锁线(用于压力信号与泵连锁)，43-第十二管线，44-压力传感器，45-压力变送器，46-变送器，47-表示变送器46的流量信号传输至plc系统，48-第十三管线，49-第一法兰，50-第二法兰，51-滤芯，52-螺纹接头，53-环形焊板，54-料液出口，55-液相出口(备用)，56-放净出口阀门，57-液相出口，58-排渣口，59-料液入口，60-第一隔离阀，61-第二隔离阀，62-第三隔离阀，63-第四隔离阀，64-第五隔离阀，65-第六隔离阀，66-第七隔离阀，67-第八隔离阀，68-第九隔离阀，69-第十隔离阀，70-第十一隔离阀，71-第十二隔离阀，72-第十三隔离阀，73-第十四隔离阀，74-第十五隔离阀，75-第十六隔离阀，76-第十七隔离阀，77-第十八隔离阀，78-第十九隔离阀，79-第二十隔离阀，80-第二十一隔离阀，81-第二十二隔离阀，82-第二十三隔离阀，83-第二十四隔离阀，84-第二十五隔离阀，85-第二十六隔离阀，86-第二十七隔离阀，87-第二十八隔离阀，88-第二十九隔离阀。
具体实施方式
76.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
77.本发明提供的一种适用于放射性料液的脉冲反洗过滤装置(见图1)，其中，包括设有放射性料液储罐1的放射性料液进料段和设有反冲水储罐2的反冲洗水进料段，放射性料液进料段和反冲洗水进料段分别连接到絮凝池3，放射性料液进料段能够通过放射性料液储罐1将絮凝池3中送来的放射性料液进行过滤后外送，反冲洗水进料段能够通过反冲水储罐2中的反冲洗水对放射性料液储罐1进行反冲洗操作，还包括用于控制放射性料液进料段、反冲洗水进料段和絮凝池3的plc系统。
78.放射性料液进料段(见图2)包括第一管线4、第二管线5、第三管线6、第四管线7和第五管线8；放射性料液储罐1能够对放射性料液进行过滤；
79.第二管线5的顶端连接放射性料液储罐1的底端，尾端连接絮凝池3，用于将絮凝池3中经过絮凝处理后的放射性料液输送至放射性料液储罐1；
80.第一管线4的顶端连接输送放射性料液的下游管线，尾端连接放射性料液储罐1的顶端，用于将放射性料液储罐1过滤后的放射性料液输送下游管线；
81.第三管线6的顶端连接放射性料液储罐1的顶部一侧，尾端连接第二管线5，第三管线6用于向放射性料液储罐1提供反冲洗水，实现反冲洗操作；
82.第四管线7的顶端连接第二管线5，且靠近放射性料液储罐1的底端，第四管线7的尾端连接在放射性料液储罐1的顶部一侧，第四管线7构成放射性料液储罐1的旁路通道，通过第四管线7能够实现放射性料液储罐1内部的放射液料的循环；
83.在放射性料液储罐1上设有第一压力表孔15和第一透气孔16。
84.在第四管线7上设有第一阀门9和第一液位计10；
85.在第二管线5上，沿放射性料液储罐1至絮凝池3方向依次设有进料泵11、第一压力
计12(就地显示)、第一阻尼器17(起到降低泵脉冲，稳定流量作用)、第一流量传感器13和压力传感器44(压力传感器44靠近絮凝池3，用于测压力)；
86.第三管线6的尾端位于第一阻尼器17和第一流量传感器13之间的第二管线5上；
87.第五管线8的尾端和顶端均设置在第二管线5上，且位于第一流量传感器13的两侧，第五管线8用于作为备用旁路，流量计故障状态下使用。
88.进料泵11上设有第一电机18；图2中，19表示第一电机18引出的信号，20表示可在plc系统对进料泵11进行开关操作，21表示在plc系统能显示进料泵11的启停状态，14表示第一流量传感器13(现场的变送器表头)的信号已经传输至plc系统；
89.压力传感器44上设有压力变送器45；
90.还包括设置在第二管线5上的第一隔离阀60、第二隔离阀61、第三隔离阀62、第四隔离阀63和第五隔离阀64；
91.还包括设置在第三管线6上的第六隔离阀65和第七隔离阀66；
92.还包括设置在第四管线7上的第八隔离阀67和第九隔离阀68；
93.还包括设置在第五管线8上的第十隔离阀69；
94.第二管线5上还设有用与连接其他管线的第二十四隔离阀83、第二十五隔离阀84和第二十六隔离阀85。
95.反冲洗水进料段(见图3)包括第六管线22、第七管线23、第八管线24、第九管线25、第十管线26和第十一管线27；
96.第六管线22的顶端连接输送反冲洗水的上游管线，尾端连接反冲水储罐2的顶端，用于向反冲水储罐2提供反冲洗水；
97.第七管线23(是反冲洗水进口管线)的顶端连接反冲水储罐2的底端，尾端连接絮凝池3，用于将反冲水储罐2中的反冲洗水输送至絮凝池3中；
98.第八管线24的顶端连接反冲水储罐2的顶部一侧，尾端连接第七管线23，做为安全阀出口管线，用于保护容积式泵及相关系统；
99.第九管线25的顶端连接第八管线24，尾端连接第七管线23，第九管线25最为备用口，用于回流，可减小冲洗水量；
100.第十管线26的顶端连接第七管线23，且靠近反冲水储罐2的底端，第十管线26的尾端连接在反冲水储罐2的顶部一侧，第十管线26构成反冲水储罐2的旁路通道，通过第十管线26能够实现反冲水储罐2内部的反冲洗水的循环；
101.在反冲水储罐2上设有第二压力表孔39和第二透气孔40。
102.在第十管线26上设有第二阀门28和第二液位计29；
103.在第七管线23上，沿反冲水储罐2至絮凝池3方向依次设有第三阀门30、第二压力计31(就地显示)、第二阻尼器38(起到降低泵脉冲，稳定流量作用)和第二流量传感器32(第二流量传感器32靠近絮凝池3)；
104.第八管线24的尾端位于第二阻尼器38和第二流量传感器32之间的第七管线23上；
105.第九管线25的尾端位于第八管线24的尾端和第二流量传感器32之间的第七管线23上；
106.第十一管线27的尾端和顶端均设置在第七管线23上，且位于第二流量传感器32的两侧，第十一管线27作为备用旁路，流量计故障状态下使用。
107.第三阀门30上设有第二电机34；在图3中，35表示电机信号，36表示plc系统能够显示泵状态，37表示plc系统能够进行泵启停；
108.第二流量传感器32上还设有第二液体流量传感控制33；
109.还包括设置在第六管线22上的第十一隔离阀70；
110.还包括设置在第七管线23上的第十二隔离阀71、第十三隔离阀72、第十四隔离阀73和第十五隔离阀74；
111.还包括设置在第八管线24上的第十六隔离阀75和第十七隔离阀76；
112.还包括设置在第九管线25上的第十八隔离阀77；
113.还包括设置在第十管线26上的第十九隔离阀78和第二十隔离阀79；
114.还包括设置在第十一管线27上的第二十一隔离阀80；
115.第七管线23上还设有用与连接其他管线的第二十七隔离阀86、第二十八隔离阀87和第二十九隔离阀88。
116.絮凝池3上还设有第十二管线43和第十三管线48(见图4)，第十三管线48上设有变送器46；在图4中，47表示变送器46的流量信号传输至plc系统；第十二管线43连接输送放射性料液的上游管线，用于向输送放射性料液，第十三管线48作为反冲洗水出口管线(也是检修用阀门)；
117.还包括设置在第十二管线43上的第二十二隔离阀81；
118.还包括设置在第十三管线48上的第二十三隔离阀82。
119.进料泵11、第一流量传感器13和压力变送器45通过第一信号连锁线41连接，实现压力信号与泵连锁，第二电机34和压力变送器45通过第二信号连锁线42连接，实现压力信号与泵连锁。
120.放射性料液储罐1中设有过滤器(见图5)，用于实现对放射性料液的过滤；
121.过滤器包括圆柱形的罐体，罐体内设有滤芯51，罐体顶部设置第一法兰49(快开法兰)，罐体底部设置第二法兰50(可拆卸)，第一法兰49上设有料液出口54，第二法兰50上设有料液入口59，放射性料液通过料液入口59进入罐体，经过滤芯51过滤后从料液出口54流出；
122.罐体内部设有一个环形焊板53，罐体内设有滤芯51；
123.滤芯51是一个截面为u型的烧结不锈钢滤芯，设置在罐体的轴线上，滤芯51的开口一端通过螺纹接头52连接在环形焊板53上，滤芯51的另一端(不开口的一端)靠近料液入口59，滤芯51为能够更换的不同孔径的滤芯；
124.在滤芯51的外表面附着滤饼，料液出口54在下方，过滤后的料液入口59在上方，这样的设计可以使滤饼更均匀的贴覆在滤芯51表面；进行反冲洗操作时，反冲洗水从料液出口54流入，对滤芯51进行冲洗，滤饼能够在重力的作用下很方便的被反冲洗水冲洗下来；
125.罐体的底部开有一个排渣口58，用于将反冲洗操作的液体排出。
126.最后说明本发明的具体应用：
127.首先开启主控电脑监视各仪表示数(各个仪表及用电设备均已通过信号线连接至plc系统，plc系统相关功能通过主控电脑的显示屏显示)，随后开启放射性料液输送管道(第二管线5)上的阀门(注意作为旁路的第四管线7上的相关阀门不要打开)，开启进料泵11，让放射性料液穿过放射性料液储罐1中滤芯51，随着过滤的进行，滤芯51的阻力越来越
大，当料液出口54与料液入口59压力差达到指定数值后，系统判定滤芯51已达到指定负荷，则会自动开启放射性料液储存罐旁路(第四管线7上)上的阀门及泵，让放射性料液开始打循环，再依次关闭放射性料液输送管道(第二管线5)上的阀门及进料泵11，停止加料。此时打开过滤器下方的排渣口58，排出过滤器内部剩余的液体。排空过滤器内的液体后，依次打开反冲洗水输送管道(第七管线23)上的阀门及泵(注意作为旁路的第十管线26上的相关阀门不要打开)开始反冲洗，按脉冲冲洗指定次数后停止反冲，此时过滤器滤芯再生已完成。开启反冲洗水储存罐旁路(第十管线26)上的阀门及泵，再依次关闭反冲洗水输送管道(第七管线23)上的阀门及泵。最后再开启放射性料液管路(第二管线5)上的阀门和泵继续开始过滤，如此反复。
128.本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。